• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제21권4호
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• pp.373-384
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• 2000

본 연구의 목적은 체적 변형률 (volumetric strain)에 의한 스폰지 뼈의 밀도를 예측하는 것이다. 스폰지 뼈의 내부에서 유체의 흐름을 고려하기 위하여 각각의 normal strain의 합을 체적 변형률로 정의하였다. 체적 변형률의 경계조건에 대한 민감한 반응은 스폰지 뼈의 밀도를 예측하도록 하였다. 이러한 이론적 배경을 유한요소법 (finite element method)에 적용시켜 대퇴골 (femur)과 척구 (spine)의 스폰지 뼈에서의 밀도를 예측하였다. 예측된 뼈의 밀도는 실험적 데이터와 매우 유사하였다. (Wolff 1892, Keller et al. 1989, Codyet al. 1992). 뼈의 밀도의 함수인 뼈의 탄성계수와 강도 또한 실험적 결과와 매우 유사하였다. (Keller et al. 1989, Carter and Hayes 1977). 본 연구에서 정립된 알고리즘은 스폰지 뼈의 밀도를 예측하는데 있어서 수렴성과 민감성이 우수하였다. 따라서 본 연구의 컴퓨터 알고리즘은 스폰지 뼈의 밀도예측에 있어서 매우 유용한 방법이 될 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권9호
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• pp.724-731
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• 2016

지진으로 인한 구조물의 피해가 지속적으로 증가하면서, 구조물의 취약성을 평가하는 일은 지진 대비에 필수적으로 여겨지고 있다. 지진 취약도 곡선은 지진에 대한 구조물의 안전도에 대한 확률 지표로써 널리 이용되고 있으며, 많은 연구자들에 의해 보다 정확하고 효율적인 취약도 곡선 도출을 위한 노력이 계속되고 있다. 하지만 기존의 대부분의 연구에서는 취약도 곡선 도출시 수치해석 시간 절약을 위해 단순화된 2차원 해석모델을 사용해 왔는데, 많은 경우에 있어 2차원 모델은 정확한 구조물의 내진 거동 및 지진 취약성을 평가하기에 적당하지 않을 수 있다. 이에 본 연구에서는 3차원 해석 모델을 사용하여 더욱 정확하면서도 여전히 효과적으로 지진 취약도 곡선을 도출할 수 있는 방법을 제시한다. 이 방법은 신뢰성 해석 소프트웨어인 FERUM과 구조해석 소프트웨어인 ZEUS-NL을 서로 연동시켜 상호 자동적인 데이터 교환이 가능하게 하고, 샘플링 기법이 아닌 FORM 해석 기법을 통해 구조물의 파괴확률을 구한다. 이는 3차원 모델을 사용의 경우에도 효율적으로 구조 신뢰성 해석이 가능하게 해준다. 이를 이용해 RC 프레임 구조물의 3차원 해석 모델을 사용하여 지진 취약성 평가를 수행하였다.

• 한국지진공학회논문집
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• 제6권4호
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• pp.51-63
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• 2002

본 논문에서는 지진하중을 받는 사장교의 진동제어 기법 개발을 위해 제공된 벤치마크 사장교에 복합제어 기법을 적용하였다. 이 벤치마크 문제는 2003년 완공 예정으로 미국 Missouri 주에 건설중인 Cape Girardeau 교를 대상 구조물로 고려하였다. Cape Girardeau 교는 New Madrid 지진구역에 위치하고 Mississippi 강을 횡단하는 주요 교량이라는 점 때문에 설계 단계에서부터 내진 문제를 중요하게 고려하였다. 벤치마크 문제에는 사장교의 상세한 설계도면에 기초해 교량의 복잡한 거동을 나타낼 수 있는 3자원 선형모델과 각 제어기법의 성능을 평가하기 위한 18개의 평가기준이 제시되어 있다. 본 연구에서 적용한 복합제어 기법은 지진하중으로 인해 구조물에 발생되는 하중을 줄이기 위한 수동제어 기법과 상판변위와 같은 구조물의 응답을 추가적으로 제어하기 위한 능동제어 기법이 결합된 제어 방법이다. 수동제어 장지로는 납고무받침을 사용하였고 Bouc-Wen 모델을 사용하여 비선형 거동을 고려 할 수 있도륵 모델링 하였다. 능동제어 장치로는 이상적인 hydraulic actuators 가 사용되었으며 제어 알고리듬은 $H_2$/LQG 를 적용하였다. 수치해석 결과 제안방법의 성능은 수동제어 방법에 비해 매우 효과적이며, 능동제어 방법에 비해서는 약간 좋은 제어성능을 나타내었다. 복합제어 방법은 수동제어 부분 때문에 능동제어 방법에 비해 보다 신뢰할 수 있는 제어 방법이다. 따라서 제안된 제어방법은 지진하중을 받는 사장교의 제어를 위해 효과적으로 사용될 수 있다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제16권3호
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• pp.211-220
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• 2000

위성자료를 이용하여 동해북부 원산 연근해역의 재발생 와동류에 대한 형태변동, 유속, 발생기작 등을 연구하였다. 1999년 1월 4일부터 3월 18일까지의 기간에 대한 ARGOS의 표류부이 자료(위치정보 및 수온), NOAA 위성의 AVHRR 자료(표면수온) 그리고 Orbview-2 위성의 SeaWiFS 자료(클로로필 a)를 이용하여 재발생 와동류의 수평공간 규모를 파악하였다. 또한 재발생 와동류의 기작과 변동원인을 규명하고자 속초와 울릉도에서의 풍향, 풍속자료, 묵호-울릉도간 해수면 차 값 및 해저지형과 와동류에 포획되어 있는 표류부이의 시.공간적 위치변동간의 상관정도를 파악하였다. 원산 연안해역에서의 와동류의 72일간 평균유속은 153 km/h (42 cm/sec)로 분석되었다. 이 와동류는 cold core, 시계방향의 회전, 직경 110 km의 수평공간을 가진 재발생 와동류로서 와동류의 중심은 위도 $39^{\circ}N$, 경도 $129^{\circ}E$로 분석되었다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제31권5호
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• pp.278-293
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• 2019

파고와 주기 결합분포는 그 공학적 가치에도 불구하고, 주기에 대한 해석 모형의 부재로 인해 파고 분포에 비해 상대적으로 소홀히 다루어져, 현재 비선형성이 주기분포에 미치는 영향에 대해서도 서로 다른 의견이 상존한다. 이에 비해 파고 분포의 경우, 많은 노력이 이루어져 성과가 상당하나, 아직 이러한 성과는 파고와 주기 결합분포로 확대되지 못하였다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 먼저 파고와 주기의 결합분포를 조건부 주기 분포와 파고 분포의 곱으로 정의하였다. 이어 비선형 불규칙 파동계에서의 파고 분포, 임의의 대역폭을 지니는 비선형 불규칙 파랑계에서의 파고분포를 유도하고, 이를 Longuet-Higgins(1975, 1983), Cavanie et al.(1976)의 조건부 주기확률분포와 결합하여 새로운 파고와 주기 결합분포를 제시하였다. 검증과정은 Wallops 스펙트럼에 기초하여 수치 모의된 파랑시계열자료와 경사가 1:15인 단조해안에서 진행되는 불규칙 파랑 천수과정 수치모의를 통해 얻은 강비선형 파랑자료를 활용하여 수행되었으며, 모의 결과 finite banded waves를 대상으로 한 파고 분포와 Cavanie et al. (1976)의 조건부 주기 확률분포를 활용하는 경우 가장 근접한 결과를 얻을 수 있었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제23권6호
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• pp.613-619
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• 2017

최근의 초대형 컨테이너선들은 점차 거대화되고 있으며, 흘수의 증가로 인한 연안해역 및 항만 등과 같은 저수심 수역에서의 안전항해에 많은 주의가 필요하다. 이러한 저수심 해역을 항행하는 초대형 컨테이너선은 정수중 뿐만 아니라 파랑중에서의 선박 운동 특성을 파악하여야 할 필요가 있다. 저수심 해역에서는 특히 선박의 상하운동에 의한 스쿼트 현상이 안전 항해의 중요한 평가 요소가 될 수 있으며, 수평방향으로 작용하는 파표류력은 선박의 조종성능에 미치는 영향이 매우 크다고 할 수 있다. 본 연구에서는 저수심 해역을 항행하는 초대형 컨테이너선을 대상으로 선박에 수직방향으로 작용하는 파랑강제력과 수평방향으로 작용하는 파표류력에 대하여 전산유체역학에 의한 수치시뮬레이션을 실시하였다. 그 결과 천수역에서 정수중 전저항 값이 큰 폭으로 증가하고 있는 것을 알 수 있었다. 파랑중 단파장 영역보다는 장파장 영역이 될수록 수심과 관계없이 파표류력은 작아지고 있는 모습을 보여주고 있다. 또한 파랑강제력은 천수역에서 다른 수심의 유체력 값에 비해 상당히 크게 작용하고 있는 것을 확인할 수 있었다. 그리고 선체중앙 부분의 파고는 낮아지고 선미쪽 파고는 더욱 높아지는 현상을 파악할 수 있었다.

• Current Optics and Photonics
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• 제1권1호
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• pp.51-59
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• 2017

In addition to its typical use for skin rejuvenation, fractional laser irradiation of early cancerous lesions may reduce the risk of tumor development as a byproduct of wound healing in the stroma after the controlled injury. While fractional ablative lasers are commonly used for cosmetic/aesthetic purposes (e.g., photorejuvenation, hair removal, and scar reduction), we propose a novel use of such laser treatments as a stromal treatment to delay tumorigenesis and suppress carcinogenesis. In this study, we found that non-ablative fractional laser (NAFL) irradiation may have a possible suppressive effect on early tumor growth in syngeneic mouse tumor models. We included two syngeneic mouse tumor models in irradiation groups and control groups. In the irradiation group, a thulium fiber based NAFL at 1927 nm was used to irradiate the skin area including the tumor injection region with 70 mJ/spot, while no laser irradiation was applied to the control group. Numerical simulation with the same experimental condition showed that thermal damage was confined only to the irradiation spots, sparing the adjacent tissue area. The irradiation groups of both tumor models showed smaller tumor volumes than the control group at an early tumor growth stage. We also detected elevated inflammatory cytokine levels a day after the NAFL irradiation. NAFL treatment of the stromal tissue could potentially be an alternative anticancer therapeutic modality for early tumorigenesis in a minimally invasive manner.

• 한국방재학회 논문집
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• 제11권3호
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• pp.143-150
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• 2011

도시 우수 배수 시스템에서 우수 관거는 개수로 흐름 상태로 가정하여 설계되었기 때문에 맨홀에서의 에너지 손실은 일반적으로 중요하게 고려되지 않았다. 그러나 과부하흐름에서 에너지 손실은 관거의 배수능력을 저하시켜 도심지역의 침수피해를 가중시키는 요인이 된다. 그러므로 과부하 사각형 맨홀 내에서의 수두 손실을 분석할 필요가 있다. 본 연구에서는 FLUENT 6.3 모형을 이용하여 과부하 사각형 합류맨홀에서의 흐름특성을 모의하고 맨홀 내 손실수두의 변화를 계산하여 손실계수를 산정하였다. 또한 실험결과와 수치모의 결과를 비교 및 분석하여 사각형 맨홀에서의 손실계수 산정에 FLUENT 6.3모형의 적용성을 확인하였다. 맨홀 폭(B)과 연결관경(d)의 비(B/d)에 따른 손실계수를 산정하였다. B/d가 증가할수록 사각형 합류 맨홀에서의 손실계수는 증가하였다. 중간 단차 맨홀에서 단차 변화에 따른 손실계수의 변화를 산정하였다. 단차가 5 cm이상 증가하면 맨홀 내 수심과 손실계수가 점진적으로 증가하였으므로 중간 맨홀에서의 적정 단차는 5 cm로 판단된다. 따라서 우수 관거 시스템의 여러 형태의 사각형 맨홀에서의 흐름의 변화 및 손실계수를 예측할 때, Fluent 6.3 모형은 사용 가능하리라 판단된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제27권5호
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• pp.683-690
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• 2021

선박 기관실 통풍 설계조건 및 계산 기준에 관한 국제 표준(ISO 8861)을 만족해야 하는 선박 기관구역의 환기시스템은 일반적으로 내연기관에 필요한 연소공기의 공급과 기관구역에서 발생한 열원을 제거하기 위해 설치되며 화재감지기가 포함된 환기시스템의 응답지연은 구역 내부에 형성된 기류와 화재감지기의 설치 위치에 영향을 받는다. 어선에서 발생하는 화재는 상선과 비교하여 인명피해 가능성이 높으므로 화재 조기 감지가 무엇보다 중요하다. 따라서 본 논문에서는 어선에 설치되는 화재 감지기의 초기 화재감지 응답속도 향상과 설치된 감지기의 감도 유지를 위해 기관구역 내부에서 발생한 정량적 연기량에 따른 공기 유동장, 내연기관 연소 공기량 및 기관 구역 내부 압력을 변수로 연기 거동 시뮬레이션이 가능한 해석모델을 구성하여 선박 기관구역 내부의 연기 거동을 시뮬레이션하였다. 시뮬레이션 결과를 통해 기관실 내부 압력을 감소시키고 연기커튼 설치를 통해 공기 유동장에서의 유속을 감소시키고 와류를 증가시키면 연기 성분의 천장 상승이 가속화되어 연기감지기 응답속도 및 환기시스템이 개선될 수 있을 것으로 해석되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제41권5호
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• pp.505-512
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• 2021

침지형 자외선 살균조의 자외선 강도를 계산하기 위한 3차원 모델을 개발하였으며, 실제 하수처리장에 설치되어있는 개수로형 살균조와 관로형 살균조에 각각 적용하여 수치실험을 실시하였다. 모델링을 통해 계산한 살균조의 평균 자외선 강도는 각각 7.87 mW/cm²와 13.09 mW/cm²로 계산되었다. 자외선 조사 시간을 반영하고, 혼합 불균형, 램프 노화, 온도 및 파울링에 의한 감쇄효과를 고려한 자외선 조사량은 각각 21.1 mJ/cm², 24.8 mJ/cm²로 예측되었는데 이 값은 목표 자외선 조사량인 20 mJ/cm²보다 각각 5 %, 24 % 높은 것으로 예측되었다. 개발한 UV3D 모델을 사용하면 살균조의 조사 시간이나 램프의 출력을 높이지 않고도 수치실험을 통해 평균 자외선 강도가 가장 큰 최적의 램프 위치를 찾을 수 있다. 램프 위치 조정만으로 본 연구에서 적용한 개수로형 살균조와 관로형 살균조의 자외선 조사량은 각각 0.9 %, 0.5 % 향상시킬 수 있다. 개수로형 살균조의 경우 살균조의 체적은 그대로 유지하면서 가로와 세로의 비율을 조정하고, 램프의 위치를 바꾸면 평균 자외선 강도는 현재보다 7.4 % 더 증가한다.